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用于集成缩小尺寸IGZO薄膜晶体管的器件结构与钝化方案

DOI：10.1149/09204.0143ecst 期刊：ECS Transactions 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 本研究的重点在于器件结构缩放及IGZO薄膜晶体管在不同半导体钝化方案下的性能依赖性。通过TCAD模拟深入分析了决定静电控制极限的关键细节。研究调整了栅极和背沟道区域的介质材料以抑制短沟道效应，并对PECVD钝化层工艺配方、氧气氛退火工艺以及ALD覆盖层材料进行了必要改进。针对沟道长度小至1微米的缩放器件，通过静电特性及热应力/偏压应力下的稳定性进行了评估。本文提出了优化后的工艺方案及相关操作细节，并给出了进一步将沟道长度缩减至亚微米尺度的可选方案。
作者： M. S. Kabir，R. R. Chowdhury，R. G. Manley，K. D. Hirschman
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过改变器件结构和半导体钝化方案来调控缩放IGZO薄膜晶体管的性能，以克服短沟道效应并提升静电控制能力。

研究成果

将栅极氧化层厚度减至50纳米的缩放版BG器件，在低至L=1微米的沟道长度下展现出优异的电学特性。原子层沉积（ALD）Al2O3钝化层的具体工艺细节（包括流程与步骤）被证实对实现增强型BG器件运作至关重要——该结构具有陡峭亚阈值特性与卓越的热稳定性。此缩放工艺在经受PBS和NBS测试时仍保持良好稳定性，且能完全恢复初始特性。

研究不足

用于光刻工艺的曝光系统分辨率限制在约1微米，因此未能实现亚微米级DG器件。

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